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随着水溶性聚合物在油田开采中应用的进一步推广,油田三次采油中存在的实际情况如高温、高矿化度等对现有的聚丙烯酰胺类驱油剂的性能提出了更高的要求。油田化学工作者致力于从各个方面优化聚合物驱油剂的性能,开发适合高温高盐油藏的新型水溶性聚合物。针对河南油田的油藏条件,本文对聚合物开展评价以及合成工作。
1.选取了九种聚合物样品进行性能评价,评价指标包括聚合物样品的基本性能、溶液性能、长期热稳定性能等。结果表明,所有聚合物在经过盐敏实验和热稳定性老化实验后,粘度损失严重,满足不了高温高盐油藏的驱油需要。与一般的聚合物相比,疏水缔合聚合物表现出了特殊的溶液性能。
2.针对前面评价的聚合物存在耐温、抗盐性能较差的缺点,本文以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-苯基马来酰亚胺(N-PMI)为单体进行共聚,并在合成过程中以无机化合物(IOC)作为辅助添加剂,研制出了一种耐温、抗盐、抗剪切新型疏水耐温抗盐水溶性聚合物(LO5)。并通过红外光谱分析对其结构进行了表征。系统考察了聚合反应过程中的各种影响因素如反应时间、反应温度、单体浓度、引发剂浓度、第三单体浓度、无机化合物含量等对聚合物表观粘度及转化率的影响。最后确定出了聚合物合成的最佳实验条件:反应温度40℃、反应时间8小时、单体浓度20%、引发剂浓度2%、第三单体浓度占单体总量的0.5%、无机化合物含量占单体含量的0.06%。
3.对合成出的新型疏水耐温抗盐水溶性聚合物(LO5)进行了性能评价,考察了该聚合物溶液表观粘度随浓度的变化,测定了在不同温度、矿化度和不同剪切速率下该聚合物溶液的表观粘度并对该聚合物进行了热稳定性老化实验,并与二元聚合物AM/AMPS进行了比较。结果表明,该聚合物溶液在高温95℃下进行90天的热稳定老化实验,粘度基本不变,在矿化度50000mg/L时,该聚合物溶液的表观粘度仍然保持在20.9mPa·s,经高速剪切后,粘度下降幅度很小。在岩心物理模拟实验中,研究了该聚合物的注入性,获得了该聚合物在不同空气渗透率的岩心中的阻力系数和残余阻力系数。发现聚合物LO5溶液的阻力系数和残余阻力系数随着岩心渗透率降低而增大,反之随着岩心渗透率升高而减小。并测得吸附滞留量为69.11μg/g,不可入孔隙体积为0.207PV。
4.本文对未添加无机化合物的三元共聚物AM/AMPS/N-PMI以及二元聚合物AM/AMPS进行了光散射测定,比较了两种聚合物根均方旋转半径随聚合物溶液浓度和温度的变化规律。结果表明,引入第三单体N-PMI增加了聚合物的根均方旋转半径,在温度升高、矿化度增大的情况下,三元共聚物的根均方旋转半径大于二元聚合物,且下降速度和幅度均小于二元聚合物。此外,本文还利用环境扫描电镜分别测定了含IOC和不含IOC的三元聚合物形态,探讨在合成过程中添加无机化合物能增加聚合物溶液粘度的初步机理。
结果表明添加无机化合物合成出来的聚合物空间网络结构更加致密。 5.最后通过岩心驱油实验,考察了用不同浓度的聚合物溶液驱油对驱油效率的影响,发现随着聚合物溶液浓度的增加,聚合物溶液的驱油效率增加,并分析了聚合物粘弹性对提高采收率的作用机理。